В гидроприводах станков для создания нужного давления применяют шестеренные, пластинчатые и поршневые насосы непрерывного действия с постоянной или регулируемой подачей жидкости. Основными параметрами насосов являются: рабочий объем V, подача Q, давление на входе р_н, крутящий момент М, мощность N, а также объемный η_об и механический η_мaх КПД.

Рабочий объем, м³/об:

V = Q_т/n,

где Q_т — теоретическая подача насоса, м³/с; п — частота вращения приводного вала насоса, с^-1.

Рабочим объемом насоса называют разность наибольшего и наименьшего значений замкнутого объема за оборот или двойной ход рабочего органа насоса.

Теоретическая подача, м³/с, насоса:

Q_т = V’zn,

где V = V’z — рабочий объем насоса (подача за один оборот), м³; V’ — объем одной рабочей камеры, м³; z — число камер.

Мощность, Вт, на валу насоса:

N =p_H*Q_H/η_H

где Q_H — фактическая подача, м³/с, Q_H = Q_Tη_об; p_H — номинальное рабочее давление, Па; η_H— КПД насоса.

Поскольку потребляемая насосом энергия кроме полезной работы расходуется на преодоление объемных η_o, механических η_M и гидравлических η_Г потерь, то η_Н = η_oη_Мη_Г. Механические потери обусловлены трением между перемещающимися деталями насоса, гидравлические потери возникают в результате движения жидкости по внутренним каналам корпуса насоса.

Передаваемый крутящий момент, Н*м:

М = N/(2πn_н).

При правильной эксплуатации насоса необходимо, чтобы при его установке было строго выверено расположение валов насоса и электродвигателя (отклонение от соосности не более 0,1 мм), не было забоин на приводном валу, обязательно направление вращения приводного вала должно соответствовать стрелке, нанесенной на крышке или корпусе насоса (для насосов одностороннего вращения). В станках широко применяют регулируемые и нерегулируемые насосы с различными подачей и давлением.

Шестеренные насосы, как правило, изготовляют нерегулируемыми и применяют в тех случаях, когда требуется сравнительно низкое давление масла. Шестеренный насос (рис. 4.1) состоит из ведущего 3 и ведомого 9 зубчатых колес, расположенных в корпусе 2. При вращении зубчатых колес масло в зону 1 всасывания засасывается сначала образующимся гам вакуумом, а затем впадинами зубьев и переносится в зону нагнетания 10. Дальше масло идет в гидросеть. Входной конец вала 4 уплотнен с помощью втулки 8, торец которой прижат к торцу фланца пружиной 7, упирающейся в кольцо 6, перемещение которого ограничено штифтом 5. Масло, просачивающееся через зазоры в стыках, направляется через соответствующие дренажные каналы в бак.

Теоретическая подача, л/мин, шестеренного насоса:

Q_Т = 6,28m²zbn*10^-6.

где m — модуль зубчатых колес, мм; z — число зубьев колеса; b — ширина колес, мм; n — частота вращения, мин^-1.

Основные требования, которые предъявляют к шестеренным насосам, это достижение плотности в посадочных местах корпуса, соблюдение межцентрового расстояния для осей зубчатых колес, получение хорошего зацепления. Корпус насоса и зубчатые колеса должны быть изготовлены из качественных материалов.

Пластинчатые насосы. Преимущественное применение имеют нерегулируемые пластинчатые насосы. Эти насосы просты по конструкции, компактны, отличаются равномерностью подачи масла и относительно высоким КПД. Пластинчатые насосы выпускают одно- и двухпоточными. В последних на общем приводном валу установлены два рабочих комплекта (одинаковых или различных), что обеспечивает возможность нагнетания масла двумя независимыми потоками. В двухпоточных насосах параметры каждого комплекта соответствуют параметрам определенного однопоточного насоса. Насосы можно устанавливать в вертикальном или горизонтальном положении выше уровня рабочей жидкости или с погружением в нее.

Основными деталями пластинчатых насосов являются корпус, приводной вал с подшипниками и рабочий комплект (рис. 4.2, а), состоящий из распределительных дисков 1 и 7, статора 3, ротора 4 и пластин 5. Диски и статор зафиксированы в угловом положении относительно корпуса штифтом 9 и плотно прижимаются друг к другу пружинами (на рисунке не показаны), а также давлением масла в напорной линии. При вращении ротора 4, связанного через шлицевые соединения с приводным валом, в направлении, указанном стрелкой, пластины 5 центробежной силой и давлением масла, подведенного в отверстия 11, прижимаются к внутренней поверхности 10 статора 3, имеющей форму овала, и, следовательно, совершают возвратно-поступательное движение в пазах ротора. Во время движения пластин от точки А до точки В и от точки С до точки D объем камер, образованных двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью статора, наружной поверхностью ротора и торцовыми поверхностями дисков 1 и 7, увеличивается, и масло заполняет рабочие камеры через окна 2 и 12 диска 1, связанные со всасывающей линией. При движении пластин на участках ВС и DА объем камер уменьшается, и масло вытесняется в напорную линию гидросистемы через окна 6 и 8 диска 7.

Теоретическая подача, л/мин, пластинчатого насоса:

Q_Т = 2bn (R — r) [π (R + r) — tz] 10^–6,

где R и r — соответственно максимальный и минимальный радиусы поверхности 10 статора, мм; b — ширина статора, мм; t — толщина пластины, мм; z — число пластин; n — частота вращения, мин^–1.

В расточках корпуса 15 пластинчатого насоса (рис. 4.2, 6) и крышки 1 установлен рабочий комплекс (см. рис. 4.2, а), состоящий из распределительных дисков 3 и 7, статора 5, ротора 6 и пластин 16. Ротор через шлицевое соединение связан с приводным валом 11, опирающимся на шарикоподшипники 2 и 8. Наружные утечки или подсос воздуха по валу исключаются манжетами 10, установленными в расточке фланца 9. Комплект сжимается тремя пружинами 12 и давлением масла в камере 13. Окна 4 диска 3 через отверстия 17 статора соединены с глухими окнами всасывания 14 диска 7, благодаря чему масло из всасывающей линии поступает в ротор с двух сторон, что облегчает условия всасывания. В напорную линию масло вытесняется через окна 19 диска 7. Возможность поворота комплекта относительно корпуса и крышки исключается штифтами 18 (или винтами), проходящими через отверстия в деталях 1, 3, 5, 7 и 15.

Радиально-поршневые насосы применяют в приводах главного движения и подачи станков, где требуется регулируемая подача. Схема насоса с поршнями, расположенными в роторе1, показана на рис. 4.3. Ротор вращается вокруг своей оси вместе с поршнями 2. Обойма 3, которой касаются головки поршней, расположена неподвижно и с эксцентриситетом относительно ротора. Вал ротора имеет две внутренние полости, изолированные друг от друга. Одна полость является всасывающей, а другая — нагнетающей.

При повороте ротора на 180° каждый поршень, выдвигаясь из своего цилиндрического отверстия в роторе от центра к периферии, засасывает масло из половины центрального канала. При дальнейшем вращении ротора (от 180° до 360°) поршни, перемещаясь к центру, нагнетают масло в полость нагнетания. Таким образом, каждый поршень делает за один оборот ротора один двойной ход. Величина хода поршней зависит от эксцентриситета е обоймы относительно ротора. Изменяя величину эксцентриситета, можно регулировать подачу насоса. При совпадении оси вращения ротора с осью статора, т. е. при е = 0, подача насоса будет равна нулю.

У радиально-поршневого насоса поршни перемещаются к периферии под действием центробежных сил и дополнительного давления масла от вспомогательного насоса низкого давления. Поршни располагают в один, два, три или четыре ряда в количестве 5— 126 шт. в зависимости от подачи насоса.

В корпусе 1 аксиально-поршневого насоса (рис. 4.4) размещен блок цилиндров 2 с поршнями 3, которые посредством шатунов 4 шарнирно связаны с подвижной наклонной шайбой 5, расположенной в неподвижной обойме 6. Шайба 5 шарнирно связана со шлицевым валом 7, на который насажен блок 2. Пружина 8 поджимает блок 2 к торцу корпуса 1. В корпусе имеется два канала (разделенных между собой перемычками): верхний — всасывающий, нижний — нагнетающий. Блок 2 и шайба 5 синхронно вращаются вокруг осей ОО и О₁О₁, в результате чего поршни получают возвратно-поступательное движение. В верхнем положении они производят всасывание масла, в нижнем нагнетание. Насосы такого типа выпускают двух исполнений: нерегулируемые и регулируемые. У нерегулируемых насосов обойма 6 жестко связана с корпусом и угол α не изменяется. У регулируемых насосов угол α можно изменять, изменяя тем самым подачу насоса.